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CN-Motifs 感知图神经网络

Tian-Ming Bu Fan Zhang

摘要

图神经网络(Graph Neural Networks, GNNs)已成为图表示学习领域的主流方法。然而,大多数GNN模型主要针对同质性图(homophily graphs)设计,在异质性图(heterophily graphs)上表现不佳。此外,这些GNN在生成节点表示时,通过迭代聚合直接相连邻居的方式,难以直接捕捉远距离依赖关系以及一阶邻居之间的复杂交互关系。同时,诸如图基元(motifs)等结构性模式已被证实是图结构的基本构建单元,蕴含丰富的拓扑与语义信息,值得进一步深入研究。本文提出基于共同邻居(Common Neighbors, CN)的图基元——我们称之为CN-motifs,以拓展并丰富结构性模式的定义。通过将一阶邻居进行分组,并依据CN-motifs构建高阶图结构,我们提出了CN-motifs感知图神经网络(CNMPGNN),一种新型框架,能够有效解决上述问题。值得注意的是,通过充分挖掘结构性模式的潜力,本模型在多个同质性与异质性数据集上均取得了当前最优(state-of-the-art)的性能表现。


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